高架灯提升装置设计说明书Word文档下载推荐.docx

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十二、参考文献

课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节。

根据学院的教学环节，在2011年月13日2011年月3日为期三周的机械设计课程设计。

本次是设计一个一级蜗杆减速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。

本减速器属单级蜗杆减速器（电机——联轴器——减速器——联轴器——卷筒），在袁逸萍老师指导下独立完成的。

该课程设计内容包括：

任务设计书，参数选择，传动装置总体设计，电动机的选择，运动参数计算，蜗轮蜗杆传动设计，蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计，蜗轮轴的尺寸设计与校核，减速器箱体的结构设计，减速器其他零件的选择，减速器的润滑等和装配图图纸一张、零件图图纸张（包括蜗杆轴与蜗轮）。

设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。

该减速器的设计基本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望老师批评指正。

.设计题目

高架灯提升装置传动装置简图如下图所示：

简介：

在高速公路、立交桥等地方都需要安装照明灯，这些灯具的尺寸大、

图传动方案简图

安装高度高，在对路灯进行维修时需要专门的提升设备——路灯提升装置。

该装置一般安装在灯杆内，尺寸受到灯杆直径的限制,动力通过减速装置传给工作机——卷筒，卷筒上装有钢丝绳，卷筒的容绳量与提升的高度相匹配。

设计要求：

本提升装置用在城市高架路灯的提升。

卷筒上钢丝绳直径为11mm，电动机水平放置，且采用正、反转按钮控制方式。

工作时，要求安全、可靠，提升装置应保证静载时机械自锁，并有力矩限制器和电磁制动器。

设备调整、安装方便，结构紧凑，造价低。

（）数据

提升力

容绳量

安装尺寸

×

电动机功率不大于

（）工作条件

载荷平稳，间歇工作。

（）生产批量及加工条件

生产台，无铸钢设备。

.设计任务

绘制提升装置的方案原理图及结构图，装置包括原动机、传动装置、工作机（卷筒），考虑到安全性，应有保证安全的制动部分。

卷筒直径：

300mm

使用期限：

工作期限为十年，检修期间隔为三年。

图高架灯提升装置

根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：

电机——连轴器——减速器——连轴器——卷筒（如图所示）。

根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度≤——5m，所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式见（如图所示），采用此布置结构，由于蜗杆在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润滑均较好。

蜗杆及蜗轮轴利用平键作轴向固定。

蜗杆轴采用角接触轴承,蜗轮轴采用圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷的复合作用，为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘，异物侵入箱内，在轴承盖中装有密封元件。

该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。

图蜗杆下置式三、电动机的选择

、选择电动机的类型

根据工作要求选用系列全封闭扇冷式笼型三相异步电动机，电源电压为。

三相异步电动机具有结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。

、选择电动机的容量

电动机所需工作功率为：

取电动机工作效率为：

工作机所需功率：

传动装置的总效率为

联轴器效率

，滚动轴承效率（一对）

，闭式蜗轮蜗杆传动效率

，传动滚筒效率

为代入得：

工作机所需功率为：

绳速：

因载荷平稳，电动机额定功率

略大于

即可。

由系列电动机技术数据，选电动机的额定功率

为。

、确定电动机的转速

滚筒轴工作转速

一般一级蜗轮蜗杆减速器传动比

为，故电动机的转速可选范围为：

符合这一范围的同步转速有、，现将这量种方案进行比较。

有相关资料查得的电动机数据及计算出的总传动比列于表。

表额定功率为时电动机选择对总体方案的影响

方案

电动机型号

同步转速满载转速（）

电动机质量（）

价格

元

传动比

112M

表中，方案电动机的质量轻，价格便宜，总传动比大，而方案和方案相比较，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及总传动比，可以看出选用方案较好，即选定电动机型号为。

型号

额定值

效率

∕

功率

因数

（ψ）

堵转电流

额定电流

堵转转矩

额定转矩

最大转矩

外形尺寸

（长⨯宽⨯高）

质量

电流

转速

（）

112M—

⨯⨯

—

总传动比：

减速器的传动比，即一级蜗杆传动比：

电动机轴的输入功率、转速与转矩

蜗杆轴的输入功率、转速与转矩

·

蜗轮轴的输入功率、转速与转矩

传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩

η·

η

运动和动力参数计算结果整理于下表：

表各轴运动和动力参数

轴名

转矩（·

）

输入

输出

电动机轴

蜗杆轴

蜗轮轴

传动滚筒轴

五、蜗轮蜗杆设计计算

（）选择材料并确定其许用应力

蜗杆用钢，表面淬火，硬度为;

蜗轮用铸铝青铜砂模铸造,双侧工作

许用接触应力，查表得[

]

许用弯曲应力，查表得[

（）选择蜗杆头数,并估计传动效率

由查表，取,则;

由查表，估计

;

（）确定蜗杆转矩

（）确定使用系数

，综合弹性系数

取

，取

（钢配铝青铜）

（）确定接触系数

假定

由图得

（）计算中心距

（）确定模数,蜗轮齿数

蜗杆直径系数,蜗杆导程角τ，中心距等参数由式得

现取

则

接触强度足够，满足要求。

导程角

。

（）蜗轮齿形系数

由当量齿数

查图得，

（）蜗轮齿根弯曲应力

<

[

弯曲强度足够。

（）蜗杆刚度计算

蜗杆圆周力

蜗杆轴向力

蜗杆径向力

α

蜗杆材料弹性模量

蜗杆危险截面惯性矩

蜗杆支点跨距278mm

许用挠度[]0.09mm

由切向力

和径向力

产生的挠度分别为

-4mm

合成总挠度为

-3mm<

[]刚度足够。

（）蜗杆尺寸

分度圆直径

齿顶高

齿根高

齿顶圆直径

齿根圆直径

（）蜗轮尺寸

喉圆直径

中心距0.5m（）200mm

齿面距15.7mm

径向间隙

表面积

所以需加冷却水管。

高速轴（蜗杆轴）的设计计算

高速轴用钢，调质处理。

[τ]

取τ,,

16mm

下图中mm,145mm90mm。

图中点为齿轮沿轴长方向的中点。

蜗杆作用在轴上的力为：

圆周力：

径向力：

轴向力：

（）垂直面的支承反力（图）

（）水平面的支承反力（图）

（）绘垂直面的弯矩图（图）

（）绘水平面的弯矩图（图）

（）求合成弯矩

（图）

图蜗杆轴的受力分析

（）求轴传递的转矩（图）

（）求危险截面的当量弯矩

从图可知截面最危险，其当量弯矩为：

（）计算危险截面处轴的直径

轴的材料为钢，调质处理，查表得

，许用弯曲应力

，则

经校核得知该轴的设计是合理的。

低速轴的设计计算

下图中195mm175mm80mm,

的。

蜗轮作用在轴上的力为：

作用在轴右端卷筒上外力

（）力在支点产生的反力（）

图蜗轮轴的受力分析

（）力产生的弯矩图（图）

截面力产生的弯矩为:

轴的材料为钢，正火处理，查表得

考虑到键槽对轴的削弱，将值加大，故

67.81mm<

80mm

键均采用钢，查得键的许用挤压应力为

蜗杆固定联轴器键

选择键的宽度12mm，高度8mm，长度90mm。

已知轴的直径42mm，传递的转矩·

[σ]

校核：

，安全。

蜗轮固定联轴器键

选择键的宽度18mm，高度11mm，长度85mm。

已知轴的直径60mm，传递的转矩·

固定蜗轮键选择键的宽度22mm，高度14mm，长度80mm。

已知轴的直径80mm，传递的转矩·

高速轴上轴承的选择及校核

因轴的直径为55mm，故选用角接触球轴承7211AC，其中

（）由前面校核轴的计算知道两轴承所受的水平面和垂直面内的力分别为：

，则轴承载荷为：

预期寿命

，载荷平稳。

因为

故当量动载荷为：

计算所需的径向基本额定动载荷

查表得7211AC轴承的径向基本额定动载荷

，因

，故所选轴承适用。

因轴的直径为75mm，故选用圆锥滚子轴承，其中

（）计算轴承、的轴向力

（方向见图示）

图轴力方向示意

所以轴承为压紧端，

轴承为放松端，

（）计算轴承、的当量动载荷

查表得

（）计算所需的径向基本额定动载荷

因轴结构要求两端选择同样尺寸的轴承，今

，故应以轴承的径向当量动载荷

为计算依据。

因载荷平稳，工作温度正常，查表得

所以

查表得圆锥滚子轴承的径向基本额定动载荷

已知高速轴的输出功率为，转速